Detektyw Feynman i katastrofa Challengera

Trzydzieści lat temu entuzjaści lotów kosmicznych z całego świata przeżyli wstrząs. Wahadłowiec eksplodował po zaledwie kilkudziesięciu sekundach lotu. Katastrofa Challengera potrzebowała rzetelnego wyjaśnienia, a w składzie komisji śledczej zasiadł sam Richard Feynman.

Czarna 72 sekunda

Rok 1986 naznaczony został dwiema tragediami, które nadszarpnęły ludzkie zaufanie do nauki i techniki. Los chciał, że historyczne klęski solidarnie poniosły obie strony zimnowojennego wyścigu. W kwietniu, w Związku Radzieckim nieodpowiedzialny test doprowadził do wysadzenia reaktora nr 4 w Czarnobylu. Nieco wcześniej, w styczniu, ciemne chmury zawisły nad amerykańską agencją kosmiczną. Dla Challengera była to absolutnie rutynowa, dziesiąta z kolei misja. Jedynym odstępstwem od normy była obecność na pokładzie cywila – Christy McAuliffe, nauczycielki wylosowanej przez NASA spośród 11 tysięcy ochotników. Dramat 38-letniej kobiety nie miał oczywiście wpływu na dalszy rozwój wydarzeń, ale znacznie zwiększył medialność lotu. Po kilkukrotnym przekładaniu terminu startu, odbył się on ostatecznie 28 stycznia. O tym jak wyglądała sytuacja z perspektywy zgromadzonych gapiów, najlepiej informuje nas to amatorskie nagranie:

Wielu świadków zdarzenia początkowo nie zdała sobie sprawy z tego, że maszyna uległa rozczłonkowaniu. Dopiero po kilku minutach, gdy centrala podała oficjalną informację o zerwaniu łączności z wahadłowcem, do wszystkich dotarło, że oglądane “fajerwerki” nie należały do planu. Obecnie wiemy, że siedmioosobowa załoga wcale nie musiała zginąć od razu. Odrzucona od Challengera kabina stała się miejscem kaźni, prawdopodobnie dopiero podczas gwałtownego zderzenia z powierzchnią Atlantyku. Mniej więcej dwie trzecie elementów wahadłowca dosłownie wyparowało, zaś reszta jeszcze przez kwadrans spadała do oceanu.

W Waszyngtonie zagrzmiało, a opinia publiczna żądała ukarania winnych katastrofy.

Komisja śledcza

Niemal natychmiast zapadła decyzja o powołaniu komisji, na czele z prawdziwą szychą – byłym prokuratorem generalnym i sekretarzem stanu – Williamem Rogersem. W jej skład weszło dwunastu ekspertów, zarówno naukowców jak i inżynierów oraz specjalistów ds. astronautyki. Nie licząc Neila Armstronga, najgłośniejszym uczestnikiem zgromadzenia był bez wątpienia noblista, współtwórca elektrodynamiki kwantowej, Richard Feynman. Dojrzałego, kończącego 68 lat profesora Caltechu znali niemal wszyscy. Poza osiągnięciami naukowymi, cieszył się ogromną popularnością za sprawą swojego humoru, dystansu do świata, występom w telewizji i działalności popularyzatorskiej. Właśnie ktoś taki, dysponujący zaufaniem społeczeństwa, był niezbędny w niezwykle medialnej sprawie.

Inaczej na to patrzył sam Richard, całkowicie niechętny do mieszania się na starość w politykę. Jednak każdy kogo znał, usilnie namawiał go do wzięcia udziału w komisji. W bumelactwie nie pomogła mu również żona, podsumowując: 

Jeżeli ty tego nie zrobisz, to dwunastu przysięgłych będzie razem jeździć z miejsca na miejsce. Jak ty się przyłączysz, jedenaście osób będzie tak samo razem jeździć z miejsca na miejsce, a dwunasty będzie węszył na miejscu po kątach i badał wszystkie podejrzane sprawy.

Chcąc nie chcąc, nasz bohater wszedł w skład komisji śledczej i bynajmniej nie miał zamiaru próżnować. Postawił jednak warunek: będzie pracował na maksa, ale tylko przez sześć miesięcy i ani dnia dłużej. Jeśli do tego czasu nie uda mu się rozwiązać zagadki, ustąpi miejsca komuś młodszemu.

Wahadłowiec Challenger

Jak przystało na ciekawskiego gościa, Feynman szybko wkręcił się w temat, pochłaniając informacje na temat konstrukcji wahadłowców i wszelkich procedur. Sam był w końcu zaledwie (nie)skromnym fizykiem teoretycznym. Sądzę, że nam również przyda się mały instruktaż; “trochę” mniej szczegółowy niż ten Feynmana, ale na nasze potrzeby wystarczający:

Zawiniła… uszczelka

Z typową sobie nadgorliwością, ekscentryczny fizyk na własną rękę przepytał inżynierów z Jet Propulsion Laboratory, obejrzał wszelkie nagrania startu oraz zwiedził Centrum im. Kennedy’ego. Gorliwość popłaciła, bo bardzo prędko ustrzelił potencjalną przyczynę tragedii. Uwagę Feynmana zwróciły opasające rakiety na paliwo stałe (SRB), gumowe pierścienie. Miały one wypełniać szczeliny między poszczególnymi segmentami zbiorników, nie pozwalając na przepuszczanie gazów, bez względu na panującą temperaturę i ciśnienie.

Prawdziwym szokiem dla Richarda było jednak uświadomienie sobie, że awaryjność owych uszczelek nie stanowiła większej tajemnicy! Najpierw trafił na raport z testów, zawierający rozbrajające zdanie: “Brak właściwego wtórnego uszczelnienia złącza stanowi istotne zagrożenie”; a niedługo później, na jedno ze spotkań komisji stawił się pracownik Morton Thiokol Company, producenta podejrzanych gumek. Aby zawczasu uniknąć oskarżeń, inżynier wyznał, że osobiście informował NASA o niebezpieczeństwie, zwracając kierownictwu szczególną uwagę na niekorzystne warunki atmosferyczne. Chodziło mu o temperaturę, która w dniu startu wynosiła -2°C, co mogło usztywniać i powodować kruchość uszczelek. Dotąd promy nie rozpoczynały misji w temperaturze niższej niż 12°C, więc styczniowy przymrozek rzeczywiście powinien być wzięty pod uwagę. Niestety ostrzeżenia zlekceważono.

Przejęty Feynman zażyczył sobie gruntownego raportu dotyczącego wytrzymałości felernego elementu. I dostał: dziesiątki stron opisujących najróżniejsze testy wystawiające zastosowaną gumę na wysokie temperatury i ciśnienie. Nie do końca o to mu chodziło. Nie chciał wiedzieć czy guma nie rozpadnie się po 12 godzinach chłodzenia ciekłym azotem. Interesowały go detale, w warunkach gdzie liczy się każdy milimetr i każdy ułamek sekundy. Poza tym, geniusz nie byłby sobą gdyby nie spróbował dowieść swoich racji w łopatologiczny, naoczny sposób. Skoro mógł sprowadzić fizykę cząstek elementarnych do dziecinnych “bazgrołów” (tzw. diagramów Feynmana), to jaki problem mogła stanowić głupia uszczelka?

Telewizyjny pokaz prof. Feynmana

Do wielkiego show doszło podczas kolejnego zebrania komisji, transmitowanego przez telewizję. Richard poprosił obsługę o szklankę wody z lodem, oczywiście nie po to aby przepłukać gardło. Gdy prowadzący dyskusję Rogers rozpoczął wątek uszczelek, naukowiec uprzejmie mu przerwał, dając mały pokaz. Przyniósł ze sobą miniaturę pierścienia uszczelniającego (zdjętą z modelu wahadłowca) oraz zacisk przypominający imadło. Zniekształcił gumę, założył na nią zacisk i włożył na moment do mrożonej wody. Po wyciągnięciu zdjął zacisk, stwierdzając, iż materiał niechętnie, a na pewno niedostatecznie szybko wraca do poprzedniej formy.

Jak pamiętasz, w momencie startu Challengera temperatura wynosiła zaledwie -2°C, a zatem okalające ruchome części zbiornika pierścienie niemal na pewno nie nadążały z dopasowywaniem się do rosnących szczelin. Gorące gazy posiadały więc dodatkowe ujście i jak najbardziej mogły spowodować katastrofę. 

Tak własnie Richard Feynman, po raz kolejny w swojej bogatej karierze, dał niesamowity popis swej nieskończonej kreatywności. Prostym eksperymentem wskazał winnego tragicznej śmierci siedmiu astronautów. Był nim gumowy pierścień uszczelniający. I niska temperatura. I przedsiębiorstwo Thiokol Company. A przede wszystkim palant, który zezwolił na pośpieszny start Challengera, mimo wielu ostrzeżeń i niesprzyjającej aury. Pracę komisji zwieńczył wydany trzydzieści lat temu, w czerwcu 1986 roku, 260-stronicowy raport (dostępny do pobrania tutaj).

Komisja i uczestniczące w śledztwie agencje są zgodne, że strata promu kosmicznego Challenger była spowodowana
awarią w złączu pomiędzy dwoma niższymi
segmentami prawej rakiet na paliwo stałe. Nietypowa awaria wynikła z uszkodzenia uszczelek, które są przeznaczone do zapobiegania wydostawaniu się gorących gazów…

Noblista wyklęty. Tragedia Abdusa Salama Ukryty chaos Układu Słonecznego 7 najsławniejszych publikacji w dziejach nauki cz.2